煤矿井下地质构造对地应力分布的影响研究

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1、煤矿井下地质构造对地应力分布的影响研究　　中图分类号：TD35文献标识码：A：1672-3791（2015）06（c）-0236-02　　我国的国土资源丰富，相应的我国的煤矿资源也比较丰富，然而，由于煤矿资源的所在地分布范围比较广泛，各个地区的地形差异比较大，这使得我们在开发及利用煤矿资源的时候遭受的影响比较大，所以我们在开采煤矿资源的时候大多采用将井下开采方式。由图一可知，我国的煤矿资源比较丰富，同时分布范围也比较广泛。　　然而，近几年来，煤矿的开采过程中出现了很多问题，矿难的发生率也在逐年增加，当然这些矿难的发生与人们因为自身利益而对煤矿进行违规开采有很大关系

2、，然而，最主要的，还是因为煤矿的井下地质构造和相关地应力的分布。为了保证煤矿开采的安全性，我们必须要对煤矿井下的地质结构进行研究，观察其对地应力分布所造成的影响。　　1对现场的地应力分布进行观测　　一般情况下我们可以通过多种方式对地应力的分布进行测量，根据测量原理的不同，我们大体上可以分为以下几种情况：根据测定岩体里的变形方式以及应变情况来判定岩体的力学。我们在测量的时候多采取地球物理方式，比如说对岩体内的电阻率、发射以及声波的传送规律进行探讨研究。这样一来我们就可以对煤矿井下岩体所破坏的程度以及其地质构造，进行确定，从而对地应力的分布情况进行确认。　　1.1测量

3、井下地应力的设施以及方法　　目前，我国对煤矿地应力的测量，大部分都选用在井下的一些巷道里进行，测量过程中我们采用的工具多为钻孔机，而且测量过程中对于角度的选择至关重要。选择的位置大部分为巷道内的顶板岩体，选择好位置后，我们需要仰角向所选位置进行钻孔施工，施工完毕后将选择好的传感器放置于所钻的孔道中，以此来测量煤矿的应力。选择好测量应力的地点之后我们需要进行应力计安装工程，多数情况下我们会采取施工的方式，进行导孔以及安装孔，具体方式如下：确定好安装部位后我们需要将应力计放于煤矿岩体完整的部位。然后再取出岩体内部连接着应力计的部位，一般情况取出的都是圆柱状的岩芯，在岩

4、芯的取出的过程中采用的工具为金刚石岩筒。这样一来，我们就可以利用应力计所测量的数据，对煤矿岩体的地应力进行计算。在应力计安装施工过程中我们需要对连接着应力计的圆柱形岩芯，采取施压行为。施压过程中选择的工具为弹模率定仪，如此一来，岩体的压力在变化过程中所产生的应变，都可以通过此方法完完整整地进行记录，之后根据公式对煤矿的地应力进行测量。采取的公式为三维应力核算，在核算过程中我们还需要对岩体的泊松比以及弹性的模量进行核算。图二为由仪器扫描的电阻率断面图。　　我们在测量煤矿现场地应力的过程中需要用到应力传感器，大多时候我们采用的是由澳大利亚所生产的CSIROHT型的应力

5、传感器，这种传感计的主要构造，是将已经准备好的应变花3组粘贴到提前制定好的环氧树脂表面，这个环氧树脂需要空心，应变花需要粘贴到环氧树脂的柱面。应力计的工作原理为：在测量过程中，找到指定的安装位置后，需要将已经备好的应力计放置于正确的位置，放好后需要挤出应力计里面的环氧树脂液，一直到孔壁与应力计之间的空隙内充满环氧树脂液为止，之后需要等待液体凝固，一直到煤矿岩体能够与应力计安全合为一体在对其进行消除，而消除的过程就是应力的实施。　　1.2测量井下地应力的参数以及位置　　大多数煤矿的范围都比较广，因此要想了解煤矿的地应力分布情况非常复杂。为了能够对其分布情况有一个更好

6、的把控，我们可以根据煤矿井下的地质情况，寻找不同的测试位置，如此一来，我们在对煤矿的地应力进行测量时就可以严格按照将煤矿地应力的真实情况尽可能反应出来，以及使测试点尽最大可能覆盖整个煤矿的原则来进行测量，最终我们得到的测量结果才能够更贴近事实。　　在测量煤矿的地应力过程中，我们可以根据所测量出来的岩性进行研究发现，一般情况下，我们可以在巷道的顶板上找到泥岩、煤层以及粉砂岩，他们的分布情况为：顶板之上是煤层，厚度为3.2米，煤层上面存在泥岩，厚度为1.8米，而泥岩的上面还有粉砂岩存在，我们在寻找传感器放置位置时，大多数是在粉砂岩层进行。找到传感器放置位置后需要进行导

7、孔及安装孔施工，而施工过程中我们需要对施工尺寸进行规范，比如说：我们在导孔时要保证孔的直径为11厘米，而所钻孔的深度需要达到13米。在安装孔的过程中我们要保证安装传感器的孔直径为4厘米，孔的长度要达到47厘米，而应力传感器所放位置的深度应该达到13.5米。　　1.3根据测量煤矿地应力所得到的结论　　在考虑到煤矿井下的地质环境前提下，加上我们经过对煤矿地应力所测量出来的最真实的数据，就可以对煤矿地区地应力的分布情况有一个基本的掌控，其具体特征如下：　　第一，煤矿应力方向的位置倾向于东南以及东西两个方向，这是应力场中最主要的应力，而这两个方向的倾角与水平方向非常接近，

8、因此，倾向